KR101793198B1 - EGR cooler having precooling zone - Google Patents

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KR101793198B1
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조형근
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주식회사 코렌스
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    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
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Abstract

An EGR cooler according to the present invention includes: a body cell which is formed in a shape of a duct having both sides opened in a longitudinal direction, and through which cooling water flows in and out; a plurality of gas tubes mounted in the body cell so as to be spaced apart from an inner surface of the body cell; an end plate coupled to cover a lengthwise end of the body cell and having an opening portion formed at a central portion thereof to which the end portion of the gas tube is inserted in a fitting manner; and a wave pin inserted into the inside of the gas tube so as to be in contact with an inner surface of the gas tube, and mounted such that one longitudinal end thereof faces an inlet of the gas tube, wherein at least one of the plurality of wave pins is located at a position where one longitudinal end is spaced apart from a point, where the end plate is mounted, toward an outlet of the gas tube.

Description

예냉각 구간을 구비하는 이지알 쿨러 {EGR cooler having precooling zone}EGR cooler having precooling zone < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 배기가스 재순환시스템(EGR:Exhaust Gas Recirculation, 이하 '이지알' 이라 함)으로 유입되는 배기가스를 냉각수로 냉각시키는 이지알 쿨러에 관한 것으로, 더 상세하게는 배기가스가 냉각수와 열교환하기 이전에 배기가스가 예냉각 되는 구간을 구비하는 이지알 쿨러에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an idler cooler for cooling an exhaust gas flowing into an exhaust gas recirculation (EGR) (hereinafter referred to as " exhaust gas recirculation ") with cooling water, To an easy-to-cooler having an interval in which the exhaust gas is previously cooled.

일반적으로 이지알(EGR: Exhaust Gas Recirculation)은 배기가스의 일부를 다시 흡기계로 재순환시켜 흡입공기 중의 CO2 농도를 증대시켜 연소실의 온도를 저하시키고 이에 의해 NOx를 저감시키는 시스템이다.In general, EGR (Exhaust Gas Recirculation) is a system for reducing NOx by lowering the temperature of the combustion chamber by increasing the concentration of CO 2 in the intake air by recirculating part of the exhaust gas back to the intake system.

한편, NOx 발생 메커니즘을 구체적으로 살펴보면, 공기는 약 79%의 질소와 21%의 산소 및 기타 미량의 원소로 구성되어 있다. 상온에서 질소와 산소는 서로 반응을 일으키지 않지만 고온(약 1450℃이상)에서는 서로 반응을 하여 질소산화물(thermal NOx)이 된다. 특히 디젤엔진은 압축착화방식으로 연소를 일으키며 실린더의 재질 발달로 인해 압축비가 점점 더 높아져 연소실의 온도가 높아지고 있다. 연소실 온도의 상승은 열역학적 엔진 효율을 증대시키지만, 고온으로 인한 질소산화물이 다량 발생을 하고 있다. 이러한 질소산화물은 지구환경을 파괴하는 주요 유해물질로써, 산성비, 광학스모그, 호흡기 장애 등을 일으킨다.On the other hand, the mechanism of generating NOx will be described in detail. Air consists of about 79% of nitrogen, 21% of oxygen and other trace elements. Nitrogen and oxygen do not react with each other at room temperature, but they react with each other at high temperatures (about 1450 ° C or more) to become nitrogen oxides (thermal NOx). In particular, diesel engines cause combustion by compression ignition method, the compression ratio is getting higher due to the material development of the cylinder, and the temperature of the combustion chamber is increasing. The increase in the combustion chamber temperature increases the thermodynamic engine efficiency, but a large amount of nitrogen oxides is generated due to the high temperature. These nitrogen oxides are the major harmful substances that destroy the global environment, causing acid rain, optical smog, respiratory disorder, and the like.

이지알에 의한 NOx 저감 원리는 첫째 불활성가스(수증기, 이산화탄소 등) 재순환에 의해 연소실 최고온도를 낮추는 것이며, 둘째 희박연소에 의해 질소산화물 생성분위기를 방지하는 것이며, 세째 고비열 냉각 불활성 가스 투입으로 인한 점화진각 지연 및 연소실 국부 최고온도 및 압력을 낮추는 것이다. 한편, 디젤기관에서 이지알(EGR)에 의한 NOx 저감 메커니즘은 가솔린과는 달리 산소농도 저감이 근본적인 원인이라는 연구와 이에 반론하여 화염온도 감소가 원인이라는 연구가 보고되었다. 현재로서는 어느 것이 옳은지에 대한 결론은 제시되지 않은 상태이지만, 산소농도와 화염온도의 NOx 저감 기여도는 동일한 수준인 것으로 최근 보고되고 있다.The principle of NOx reduction by the isotope is to lower the maximum temperature of the combustion chamber by recycling the inert gas (water vapor, carbon dioxide, etc.), secondly to prevent the nitrogen oxides generating atmosphere by the lean burn, and thirdly, The ignition advance delay and the combustion chamber local maximum temperature and pressure. On the other hand, it is reported that the mechanism of NOx reduction by EGR in diesel engines is a fundamental cause of reduction of oxygen concentration, unlike gasoline, and that the decrease of flame temperature is caused by this. Although no conclusions have yet been made as to which is right at this time, it has recently been reported that the NOx reduction contribution of oxygen concentration and flame temperature is of the same level.

이지알 쿨러가 설치된 이지알은 디젤엔진의 배기규제가 엄격해지면서 연비와 PM의 증가없이 NOx를 저감시키는 방법으로 엔진의 냉각수를 이용한 냉각기(쿨러)를 설치함으로서 비교적 적은 투자로서 NOx저감에 큰 효과를 얻을 수 있는 장치이다.Izzier, equipped with Easy Al cooler, is a way to reduce NOx without fuel consumption and PM increase due to strict regulation of exhaust of diesel engine. As a cooler using coolant of engine, .

이 경우에 이지알 쿨러는 700℃ 정도의 배기가스 온도를 150℃~200℃까지 냉각시켜야 하므로 내열성 재질이어야 하며, 자동차 내부에 설치되기 위해 콤팩트하게 설계되어야 하며, 적절한 EGR량을 공급하기 위해 압력강하가 최소화되어야 하며, 열교환 중 배기가스로부터 응축이 발생하며 연료의 황성분 때문에 응축수에 황산이 포함되어 부식을 일으키기 쉬우므로 방식성 재료이어야 하며, 배기가스의 맥동영향으로 기계적 부하가 작용하므로 일정의 기계적 강도가 있어야 하며, 배기가스의 입자상물질(PM) 등이 통로 내부를 막을 수 있어 파울링(fouling)에 대한 대책이 요구된다.In this case, it is necessary to cool the exhaust gas temperature of about 700 ° C. to 150 ° C. to 200 ° C. In this case, the exhaust gas cooler should be made of a heat resistant material and designed to be compact in order to be installed inside the automobile. And condensation occurs from the exhaust gas during heat exchange. Since the condensed water contains sulfuric acid due to the sulfur component of the fuel, it is likely to cause corrosion, so it must be a seaworthy material. Since the mechanical load is applied due to the pulsation of the exhaust gas, And particulate matter (PM) of the exhaust gas can block the inside of the passageway, and measures against fouling are required.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 이지알 쿨러에 대하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a conventional IG al cooler will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 이지알 쿨러 사시도이고, 도 2는 종래의 이지알 쿨러 단면사시도이며, 도 3은 종래의 이지알 쿨러 부분단면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a conventional air cooler, FIG. 2 is a perspective view of a conventional air cooler, and FIG. 3 is a sectional view of a conventional air cooler.

일반적으로 이지알 쿨러는, 냉각수가 유출입되도록 냉각수유입관(11)과 냉각수유출관(12)을 구비하는 바디셀(10)과, 상기 바디셀(10) 내에 설치되어 배기가스가 흐르는 다수의 가스튜브(20)와, 상기 가스튜브(20) 내에 삽입되는 웨이브핀(30)과, 상기 다수의 가스튜브(20) 양단을 고정시키는 엔드플레이트(40)를 기본 구성요소로 구비한다.In general, an idle cooler includes a body cell 10 having a cooling water inflow pipe 11 and a cooling water outflow pipe 12 for allowing cooling water to flow in and out, and a plurality of gas A wave pin 30 inserted in the gas tube 20 and an end plate 40 fixing both ends of the gas tubes 20 as basic components.

가스튜브(20) 내에 삽입되는 웨이브핀(30)은 가스튜브(20) 내부로 유입되는 배기가스의 온도를 가스튜브(20) 측벽으로 전달하여 열교환효율을 높이기 위한 구성요소로서, 가스튜브(20)의 내측면에 접촉된다.The wave pin 30 inserted into the gas tube 20 is a component for increasing the heat exchange efficiency by transmitting the temperature of the exhaust gas flowing into the gas tube 20 to the side wall of the gas tube 20, As shown in Fig.

한편, 상기 웨이브핀(30)은 열교환효율을 극대화시킬 수 있도록 가스튜브(20)의 내부공간 전체를 채우도록 설치되는바, 상기 웨이브핀(30)의 끝단(도 3에서는 좌측단)은 가스튜브(20)의 내부공간 중 엔드플레이트(40)가 결합된 부위까지 연장된다. 이때, 가스튜브(20) 중 엔드플레이트(40)가 장착된 지점은 냉각수와 접촉되지 아니하므로, 상기 가스튜브(20)의 끝단 부위가 과열되는 현상이 발생된다.The wave pin 30 is installed to fill the entire inner space of the gas tube 20 so as to maximize heat exchange efficiency. The end of the wave pin 30 (the left end in FIG. 3) And extends to a portion where the end plate 40 is engaged. At this time, the point where the end plate 40 is mounted on the gas tube 20 is not in contact with the cooling water, so that the end portion of the gas tube 20 is overheated.

이와 같이 가스튜브(20)의 과열이 발생되면, 해당 부위에서 냉각수가 끓어오르는 보일링현상이 발생될 뿐만아니라, 열응력이 크게 발생되어 부품이 손상될 수 있다는 문제점이 있다.When the gas tube 20 is overheated, a boiling phenomenon occurs in which the cooling water boils up at the corresponding portion, and a large thermal stress is generated, thereby damaging the components.

KR 10-0777105 B1KR 10-0777105 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 가스튜브의 입구측이 과열되는 현상을 방지하여 냉각수 보일링 현상과 열응력 집중현상을 방지할 수 있고, 열교환량을 극대화시켜 배기가스 냉각효율을 높게 유지할 수 있는 이지알 쿨러를 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the above problems and it is an object of the present invention to prevent overheating of the inlet side of a gas tube to prevent cooling water boiling phenomenon and thermal stress concentration phenomenon, And to provide an easy-to-cooler capable of maintaining high efficiency.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이지알 쿨러는, 길이방향 양측이 개방된 덕트 형상으로 형성되어 내부에 냉각수가 유출입되는 바디셀; 상기 바디셀의 내측면과 이격되도록 상기 바디셀 내에 장착되는 다수 개의 가스튜브; 상기 바디셀의 길이방향 끝단을 덮도록 결합되며, 상기 가스튜브의 끝단이 끼워맞춤 방식으로 삽입되는 개구부가 중심부에 형성되는 엔드플레이트; 및 상기 가스튜브의 내부에 삽입되어 상기 가스튜브의 내측면과 접촉되며, 길이방향 일단이 상기 가스튜브의 입구를 향하도록 장착되는 웨이브핀;을 포함하되, 상기 다수 개의 웨이브핀 중 하나 이상의 웨이브핀은, 길이방향 일단이 상기 엔드플레이트가 장착된 지점으로부터 상기 가스튜브의 출구를 향해 이격된 지점에 위치된다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided an isoal cooler comprising: a body cell formed in a duct shape having both sides opened in a longitudinal direction, A plurality of gas tubes mounted in the body cell to be spaced apart from an inner surface of the body cell; An end plate coupled to cover a lengthwise end of the body cell and having an opening formed at a central portion of the gas tube to be inserted in a fitting manner; And a wave pin inserted into the inside of the gas tube to be in contact with an inner surface of the gas tube and mounted with one end in the longitudinal direction facing the inlet of the gas tube, Is located at a point spaced apart from the end of the gas tube from the point where the end plate is mounted.

상기 웨이브핀의 길이방향 일단과 상기 엔드플레이트 간의 이격거리는, 상기 가스튜브 내부유로 높이의 2배 이하로 설정된다.The distance between one end in the longitudinal direction of the wave pin and the end plate is set to be not more than twice the height of the gas pipe internal passage.

상기 다수 개의 가스튜브는 두께보다 폭이 큰 사각관 형상으로 형성되어 두께방향으로 적층되고, 가장 상측과 하측에 위치하는 웨이브핀은, 길이방향 일단이 상기 엔드플레이트가 장착된 지점으로부터 상기 가스튜브의 출구를 향해 이격된 지점에 위치된다.The plurality of gas tubes are formed in a rectangular tube shape having a width larger than the thickness and laminated in the thickness direction. The wave pins located at the upper and lower sides of the plurality of gas tubes are arranged such that one end in the longitudinal direction extends from a position where the end plate is mounted, Lt; RTI ID = 0.0 > outlet. ≪ / RTI >

상기 웨이브핀은 길이방향 일단으로부터 상기 가스튜브의 입구를 향해 연장되되 상기 가스튜브의 내측면과는 이격되는 연장부를 더 포함한다.The wave pin further includes an extension extending from one longitudinal end toward the inlet of the gas tube, the extension being spaced apart from an inner surface of the gas tube.

모든 웨이브핀은 길이방향 일단이 상기 엔드플레이트가 장착된 지점으로부터 상기 가스튜브의 출구를 향해 이격된 지점에 위치된다.All the wave pins are located at a position where one end in the longitudinal direction is spaced away from the end plate mounting position toward the outlet of the gas tube.

상기 연장부는, 상기 웨이브핀의 길이방향 일측 상부와 하부를 커팅하는 과정을 통해 제작된다.The extending portion is formed by cutting the upper and lower portions of one side of the wave pin in the longitudinal direction.

본 발명에 의한 이지알 쿨러는, 가스튜브의 입구측이 과열되지 아니하므로 냉각수 보일링 현상과 열응력 집중현상을 방지할 수 있고, 열교환량을 극대화시켜 배기가스 냉각효율을 높게 유지할 수 있다는 장점이 있다.Since the inlet side of the gas tube is not overheated, it is possible to prevent the cooling water boiling phenomenon and the thermal stress concentration phenomenon, maximize the amount of heat exchange, and maintain the exhaust gas cooling efficiency at a high level have.

도 1은 종래의 이지알 쿨러 사시도이다.
도 2는 종래의 이지알 쿨러 단면사시도이다.
도 3은 종래의 이지알 쿨러 부분단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 이지알 쿨러의 부분단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 이지알 쿨러 제2 실시예의 부분단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 이지알 쿨러 제3 실시예의 부분단면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 이지알 쿨러 제4 실시예의 부분단면도이다.
도 8은 본 발명에 의한 이지알 쿨러 제4 실시예에 포함되는 웨이브핀의 확대사시도이다.1 is a perspective view of a conventional Izzal cooler.
2 is a cross-sectional perspective view of a conventional Easy Al cooler.
3 is a cross-sectional view of a conventional Easy Al cooler.
4 is a partial sectional view of an easy-to-cooler according to the present invention.
Fig. 5 is a partial cross-sectional view of the second embodiment of the isoalcooler according to the present invention.
FIG. 6 is a partial sectional view of the third embodiment of the isoalcooler according to the present invention.
7 is a partial cross-sectional view of a fourth embodiment of an easy al cooler according to the present invention.
8 is an enlarged perspective view of a wave pin included in the fourth embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 예냉각 구간을 구비하는 이지알 쿨러의 실시예를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an idle cooler having an example cooling section according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 의한 이지알 쿨러의 부분단면도이다.4 is a partial sectional view of an easy-to-cooler according to the present invention.

본 발명에 의한 이지알 쿨러는 고온의 배기가스를 저온의 냉각수와 열전달시켜 일정 수준 냉각시킨 후 배기가스 재순환시스템(EGR:Exhaust Gas Recirculation)으로 전달하기 위한 장치로서, 도 4에 도시된 바와 같이 길이방향 양측이 개방된 덕트 형상으로 형성되어 내부에 냉각수가 유출입되는 바디셀(100)과, 상기 바디셀(100)의 내측면과 이격되도록 상기 바디셀(100) 내에 장착되는 다수 개의 가스튜브(200)와, 상기 바디셀(100)의 길이방향 끝단을 덮도록 결합되며 상기 가스튜브(200)의 끝단이 끼워맞춤 방식으로 삽입되는 개구부가 중심부에 형성되는 엔드플레이트(400)와, 상기 가스튜브(200)의 내부에 삽입되어 상기 가스튜브(200)의 내측면과 접촉되며 길이방향 일단(도 4에서는 좌측단)이 상기 가스튜브(200)의 입구(도 4에서는 좌측단)를 향하도록 장착되는 웨이브핀(300)을 기본 구성요소로 구비한다.The isoalcooler according to the present invention is an apparatus for transferring high-temperature exhaust gas to a low-temperature cooling water to be cooled to a certain degree and then to be delivered to an exhaust gas recirculation system (EGR: Exhaust Gas Recirculation) A plurality of gas tubes 200 mounted in the body cell 100 so as to be spaced apart from an inner surface of the body cell 100; An end plate 400 coupled to cover the longitudinal end of the body cell 100 and having an opening through which an end of the gas tube 200 is inserted in a fitting manner, 200 to be in contact with the inner surface of the gas tube 200 and one end in the longitudinal direction (the left end in FIG. 4) is mounted so as to face the inlet (the left end in FIG. 4) of the gas tube 200 Wave pin (300) as a basic component.

이때 본 발명에 의한 이지알 쿨러는, 상기 웨이브핀(300)의 길이방향 일단이 상기 엔드플레이트(400)가 장착된 지점에 위치되는 것이 아니라, 엔드플레이트(400)가 장착된 지점으로부터 상기 가스튜브(200)의 출구를 향해 이격된 지점에 위치된다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다.At this time, in the isoalcooler according to the present invention, one end in the longitudinal direction of the wave pin 300 is not located at a position where the end plate 400 is mounted, Is located at a point spaced toward the outlet of the main body 200.

엔진에서 배기된 고온의 배기가스는 가스튜브(200)의 일측(본 실시예에서는 좌측)에 형성된 입구를 통해 가스튜브(200) 내부로 유입되는데, 도 3에 도시된 종래의 이지알 쿨러와 같이 가스튜브(20)의 내부공간 전체에 걸쳐 웨이브핀(30)이 설치되면 가스튜브(20) 입구로 유입되는 배기가스의 열이 웨이브핀(30)을 타고 그대로 가스튜브(20)로 전달되는바, 가스튜브(20) 중 냉각수와 접촉되지 아니하는 부위 즉, 엔드플레이트(40)가 장착된 부위가 과열되어 냉각수 보일링 현상과 열응력 집중에 의한 파손현상이 빈번하게 발생된다.The high-temperature exhaust gas discharged from the engine flows into the gas tube 200 through an inlet formed on one side (left side in the present embodiment) of the gas tube 200. As in the conventional isothermal cooler shown in FIG. 3, When the wave pin 30 is installed over the entire inner space of the gas tube 20, the heat of the exhaust gas flowing into the inlet of the gas tube 20 is transferred to the gas tube 20 as it is on the wave pin 30 , The portion of the gas tube 20 that is not in contact with the cooling water, that is, the portion where the end plate 40 is mounted, is overheated, and the cooling water boiling phenomenon and the breakage due to the concentration of thermal stress are frequently generated.

그러나 본 발명에 의한 이지알 쿨러는 웨이브핀(300)의 길이방향 일단이 후방(더 명확하게는 가스튜브(200)의 출구를 향하는 방향, 도 4에서는 우측 방향)으로 일정거리 이격된 지점에 위치되면, 가스튜브(200)의 내부유로 중 입구측에는 웨이브핀(300)이 존재하지 아니하는 빈 공간(A)이 마련되므로, 가스튜브(200)의 입구로 유입된 배기가스의 열이 상기 빈 공간(A)을 통과하는 동안에는 가스튜브(200)로 빠르게 전달되지 아니하다가 웨이브핀(300)이 장착된 지점에 이르러서야 상기 가스튜브(200)로 빠르게 전달되는 현상이 발생된다.However, the easy-to-cooler according to the present invention is positioned at a position spaced a certain distance in the longitudinal direction of the wave pin 300 rearward (more specifically, in the direction toward the outlet of the gas tube 200, An empty space A in which the wave pin 300 is not present is provided at the inlet side of the internal flow path of the gas tube 200 so that heat of the exhaust gas flowing into the inlet of the gas tube 200 flows into the empty space The gas is not rapidly transferred to the gas tube 200 while passing through the gas tube 200, but is quickly transferred to the gas tube 200 when reaching the point where the wave pin 300 is mounted.

즉, 본 발명에 의한 이지알 쿨러는, 가스튜브(200)로 배기가스가 유입될 때 가스튜브(200)의 입구부터 고온으로 가열되는 것이 아니라 가스튜브(200)의 입구로부터 일정거리 이격된 지점부터(더 명확하게는 웨이브핀(300)의 길이방향 일단이 위치한 지점부터) 고온으로 가열되므로, 엔드플레이트(400)가 장착되어 냉각수가 원활하게 접촉되지 아니하는 부위가 과열되는 현상이 방지되고, 이에 따라 냉각수 보일링 및 열응력 집중에 의한 부품 파손의 문제가 예방된다는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 의한 이지알 쿨러는, 배기가스가 상기 빈 공간(A)을 지나는 동안 미세하게나마 냉각된 이후 웨이브핀(300)과 접촉되므로 즉, 상기 빈 공간(A)을 예냉각(Precooling) 구간으로 활용하므로, 상기 웨이브핀(300)에 인가되는 열충격을 감소시킬 수 있다는 효과도 얻을 수 있다.That is, the exhaust gas cooler according to the present invention is not heated to a high temperature from the inlet of the gas tube 200 when the exhaust gas flows into the gas tube 200, but is heated at a point spaced a certain distance from the inlet of the gas tube 200 Since the end plate 400 is heated to a high temperature from the position where the end of the wave pin 300 is located in the longitudinal direction to the end of the end plate 400, Accordingly, there is an advantage that the problem of component damage due to the cooling water boiling and the concentration of thermal stress is prevented. The idle cooler according to the present invention has a structure in which exhaust gas is finely cooled while passing through the empty space A and then contacted with the waved pin 300. That is, the empty space A is precooled, The thermal shock applied to the wave pin 300 can be reduced.

도 5는 본 발명에 의한 이지알 쿨러 제2 실시예의 부분단면도이다.Fig. 5 is a partial cross-sectional view of the second embodiment of the isoalcooler according to the present invention.

본 발명에 의한 이지알 쿨러는 예냉각 구간으로 활용되는 빈 공간(A)의 크기가 크게 확보될수록 냉각수 보일링 및 열응력 집중현상을 줄일 수 있고 웨이브핀(300)에 인가되는 열충격 감소효과를 크게 얻을 수 있지만, 상기 빈 공간(A)의 크기가 너무 크게 확보되면 그만큼 웨이브핀(300)의 길이가 짧아지므로 배기가스와 냉각수 간의 열교환량이 줄어드는 문제가 있다. 따라서 상기 웨이브핀(300)의 길이방향 일단과 상기 엔드플레이트(400) 간의 이격거리(L)는 가스튜브(200)의 횡단면 규격이나 배기가스의 유속, 웨이브핀(300)과 가스튜브(200)의 열전달계수 등 여러가지 조건에 따라 적절하게 선정됨이 바람직하다.As the size of the empty space A used as the preliminary cooling section is secured, it is possible to reduce the boiling of the cooling water and the concentration of heat stress and reduce the thermal shock reduction effect applied to the wave pin 300 However, if the size of the empty space A is excessively large, the length of the wav pin 300 is shortened, thereby reducing the amount of heat exchange between the exhaust gas and the cooling water. The distance L between the one end in the longitudinal direction of the wave pin 300 and the end plate 400 is determined by the transverse dimension of the gas tube 200 or the flow rate of the exhaust gas, It is preferable to appropriately select it according to various conditions such as the heat transfer coefficient of the heat exchanger.

이때, 상기 웨이브핀(300)의 길이방향 일단과 상기 엔드플레이트(400) 간의 이격거리(L)가 가스튜브(200)의 내부유로 높이(H) 2배가 되면, 빈 공간 중 냉각수와 접촉되는 부위가 충분히 확보되므로, 상기 언급한 냉각수 보일링 현상 및 열응력 집중현상 방지효과와 웨이브핀(300) 열충격 저감효과가 더 이상 크게 증가하지 아니하게 된다. 따라서 상기 웨이브핀(300)의 길이방향 일단과 상기 엔드플레이트(400) 간의 이격거리(L)는 상기 가스튜브(200) 내부유로 높이(H)의 2배 이하로 설정됨이 바람직하다.At this time, when the distance L between the one end in the longitudinal direction of the wave pin 300 and the end plate 400 becomes twice the inner passage height H of the gas tube 200, The effect of preventing the cooling water boiling phenomenon and the thermal stress concentration phenomenon mentioned above and the thermal shock reduction effect of the wave pin 300 can not be increased any more. The distance L between the one end in the longitudinal direction of the wave pin 300 and the end plate 400 is set to be not more than twice the height H of the gas flow path inside the gas tube 200.

도 6은 본 발명에 의한 이지알 쿨러 제3 실시예의 부분단면도이다.FIG. 6 is a partial sectional view of the third embodiment of the isoalcooler according to the present invention.

본 발명에 포함되는 다수 개의 가스튜브(200)는 두께보다 폭이 큰 사각관 형상으로 형성되어 두께방향(본 실시예에서는 상하방향)으로 적층되며, 모든 가스튜브(200)의 길이방향 양단은 엔드플레이트(400)의 중심부를 관통하도록 결합된다.The plurality of gas tubes 200 included in the present invention are formed in the shape of a rectangular tube having a width larger than the thickness and laminated in the thickness direction (in the vertical direction in this embodiment) Is coupled to penetrate the center of the plate (400).

이때, 바디셀(100) 내부로 유입되는 냉각수는 주로 가운데에 위치하는 가스튜브(200)를 향해 토출되는바, 가장 상측에 위치하는 가스튜브(200)와 가장 하측에 위치하는 가스튜브(200)는 가운데에 위치하는 가스튜브(200)에 비해 충분히 냉각되지 못하여 상기 언급한 냉각수 보일링 및 열응력 집중현상, 웨이브핀(300) 열충격 현상이 빈번하게 발생될 수 있다.At this time, the cooling water flowing into the body cell 100 is discharged mainly toward the gas tube 200 located at the center, and the gas tube 200 located at the uppermost position and the gas tube 200 positioned at the lowermost position, Can not be sufficiently cooled as compared with the gas tube 200 located at the center, so that the above-mentioned cooling water boiling and thermal stress concentration phenomenon and the wave pin 300 thermal shock phenomenon can be frequently generated.

따라서 본 발명에 의한 이지알 쿨러는, 가장 상측과 하측에 위치하는 웨이브핀(300)의 길이방향 일단이 상기 엔드플레이트(400)가 장착된 지점으로부터 상기 가스튜브(200)의 출구를 향해 이격된 지점에 위치하고, 나머지 웨이브핀(300)의 길이방향 일단은 상기 엔드플레이트(400)가 장착된 지점에 장착되도록 설정될 수 있다. 물론, 가운데 위치하는 가스튜브(200)에도 냉각수 보일링 및 열응력 집중현상과 웨이브핀(300) 열충격 현상이 발생될 우려가 있다면 도 4에 도시된 바와 같이 모든 웨이브핀(300)의 길이방향 일단이 상기 가스튜브(200)의 출구를 향해 이격된 지점에 위치하도록 설정되어야 할 것이다.Therefore, in the isoalcooler according to the present invention, the one end in the longitudinal direction of the wave pin 300 located at the upper and lower sides is spaced from the end of the end plate 400 to the outlet of the gas tube 200 And one end in the longitudinal direction of the other wave pin 300 may be set to be mounted at a position where the end plate 400 is mounted. 4, if there is a fear that the cooling water boiling and the thermal stress concentration phenomenon and the thermal shock phenomenon of the wave pin 300 may occur in the gas tube 200 located at the center, Is positioned at a position spaced toward the outlet of the gas tube (200).

도 7은 본 발명에 의한 이지알 쿨러 제4 실시예의 부분단면도이고, 도 8은 본 발명에 의한 이지알 쿨러 제4 실시예에 포함되는 웨이브핀(300)의 확대사시도이다.FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an enlarged perspective view of the wave pin 300 included in the fourth embodiment of the present invention.

웨이브핀(300)의 길이방향 일단이 상기 가스튜브(200)의 입구와 멀어질수록 빈 공간(A)이 크게 확보되어 냉각수 보일링 현상과 열응력 집중현상, 웨이브핀(300) 열충격 현상이 감소되지만, 배기가스와 웨이브핀(300) 간의 접촉면적이 감소하여 배기가스 냉각성능은 다소 떨어질 수 있다.As the one end in the longitudinal direction of the wave pin 300 is farther away from the inlet of the gas tube 200, the empty space A is ensured so that the cooling water boiling phenomenon, the thermal stress concentration phenomenon and the thermal shock phenomenon of the wave pin 300 are reduced However, the contact area between the exhaust gas and the wave pin 300 is reduced, so that the exhaust gas cooling performance may be somewhat lowered.

따라서 본 발명에 의한 이지알 쿨러는 냉각수 보일링 현상과 열응력 집중현상, 웨이브핀(300) 열충격 현상을 줄일 수 있으면서 배기가스와 웨이브핀(300) 간의 접촉면적은 증대시킬 수 있도록 구성될 수 있다. Accordingly, the easy cooling of the present invention can reduce the cooling water boiling phenomenon, the thermal stress concentration phenomenon, the thermal shock phenomenon of the wave pin 300, and increase the contact area between the exhaust gas and the wave pin 300 .

예를 들어, 상기 웨이브핀(300)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 길이방향 일단으로부터 가스튜브(200)의 입구를 향해 연장되는 연장부(310)를 구비할 수 있다. 가스튜브(200) 입구를 통해 유입된 배기가스는 상기 연장부(310)에 가장 먼저 접촉되어 웨이브핀(300)으로 열을 전달하게 되는데, 상기 연장부(310)는 가스튜브(200)와 직접 접촉되지 아니하므로 상기 연장부(310)로 전달된 열은 웨이브핀(300)의 몸체를 거친 후 가스튜브(200)로 전달된다. 즉, 웨이브핀(300)에 연장부(310)가 추가로 구비되면 배기가스의 열이 웨이브핀(300)을 통해 가스튜브(200)로 전달되는 효율은 증대되고, 가스튜브(200) 중 엔드플레이트(400)가 장착된 부위가 과열되는 현상은 유발되지 아니하므로, 냉각수 보일링 현상과 열응력 집중현상과 웨이브핀(300) 열충격 현상을 방지하면서 배기가스 냉각성능을 향상시키는 효과를 얻을 수 있게 된다.For example, the wave pin 300 may have an extension 310 extending from one longitudinal end to the inlet of the gas tube 200, as shown in FIGS. The exhaust gas flowing through the inlet of the gas tube 200 is first contacted with the extension 310 to transmit heat to the wave pin 300. The extension 310 is directly connected to the gas tube 200, The heat transferred to the extension 310 is transmitted to the gas tube 200 through the body of the wave pin 300. That is, if the extension part 310 is additionally provided in the wave pin 300, the efficiency of transferring heat of the exhaust gas to the gas tube 200 through the wave pin 300 is increased, It is possible to obtain the effect of improving the exhaust gas cooling performance while preventing the cooling water boiling phenomenon, the thermal stress concentration phenomenon and the thermal shock phenomenon of the wave pin 300, do.

이때, 상기 연장부(310)의 연장 길이가 길어질수록 배기가스 냉각성능이 좋아지지만, 상기 연장부(310)의 연장 길이가 너무 길게 제작되면 연장부(310)의 끝단이 가스튜브(200) 외부로 돌출될 우려가 있는바, 상기 연장부(310)의 끝단은 도 7에 도시된 바와 같이 상기 가스튜브(200)의 내부공간 중 엔드플레이드가 장착된 지점에 위치됨이 바람직하다.When the extended length of the extended portion 310 is made too long, the end of the extended portion 310 may be connected to the outer side of the gas tube 200. However, if the length of the extended portion 310 is too long, The end of the extension 310 may be located at a position where the end plate is installed in the inner space of the gas tube 200 as shown in FIG.

한편, 상기 언급한 바와 같이 웨이브핀(300)에 연장부(310)가 구비되면 배기가스의 냉각성능이 높게 유지될 수 있으므로, 모든 웨이브핀(300)은 길이방향 일단이 상기 엔드플레이트(400)가 장착된 지점으로부터 상기 가스튜브(200)의 출구를 향해 이격된 지점에 위치되도록 설정됨이 바람직하다.As described above, if the extension part 310 is provided in the wave pin 300, the cooling performance of the exhaust gas can be maintained at a high level. Therefore, all the wave pins 300 have one end in the longitudinal direction, Is set to be located at a position spaced apart from a point where the gas tube 200 is mounted to the outlet of the gas tube 200.

또한, 상기 연장부(310)의 형상은 본 실시예에 도시된 바와 같이 평판 형상으로 형성될 수도 있고, 배기가스와의 접촉면적을 더욱 넓힐 수 있도록 물결판 형상으로 형성될 수도 있다. 즉, 상기 연장부(310)의 형상은 여러가지 조건에 따라 다양하게 변형될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Further, the shape of the extension 310 may be a flat plate shape as shown in this embodiment, or may be formed in a wavy plate shape so as to further enlarge a contact area with the exhaust gas. That is, the shape of the extended portion 310 can be variously modified according to various conditions, and thus a detailed description thereof will be omitted.

한편, 상기 연장부(310)를 별도로 제작하여 웨이브핀(300)의 길이방향 일단에 결합시키기 위해서는 연장부(310) 제작에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 연장부(310) 결합에도 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있다. 또한, 연장부(310)를 별도로 제작한 후 결합시키면 연장부(310) 결합부위가 매끄럽게 제작되지 못하므로 배기가스의 유동에 방해를 줄 우려가 있다. In order to attach the extension 310 to one end in the longitudinal direction of the wave pin 300 separately, it takes a long time to manufacture the extension 310, and it takes a long time to connect the extension 310 There is a problem. In addition, if the extension 310 is separately manufactured and then coupled, the coupling portion of the extension 310 can not be smoothly formed, which may interfere with the flow of the exhaust gas.

따라서 제작자는 도 3에 도시된 종래 웨이브핀(30)의 길이방향 일측 상부와 하부를 커팅하여, 커팅되지 아니하고 남은 부위가 상기 연장부(310)가 되도록 웨이브핀(300)을 가공할 수 있다. 이와 같이 웨이브핀(300)의 길이방향 일측 상부와 하부를 커팅하여 연장부(310)를 형성하는 경우, 연장부(310) 제작이 매우 간편해질 뿐만 아니라, 배기가스의 유동을 원활하게 할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 종래의 웨이브핀(30)을 재활용할 수 있으므로, 자원낭비를 줄일 수 있다는 장점도 있다.Therefore, the maker can cut the upper and lower portions of one side of the conventional wave pin 30 shown in Fig. 3 so as to process the wave pin 300 so that the remaining portion becomes the extended portion 310 without being cut. In the case of forming the extended portion 310 by cutting the upper and lower portions of one side in the longitudinal direction of the wave pin 300 as described above, it is very easy to manufacture the extended portion 310 and the flow of the exhaust gas can be smoothly performed There are advantages. In addition, since the conventional wave pin 30 can be recycled, resource waste can be reduced.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

100 : 바디셀 200 : 가스튜브
300 : 웨이브핀 310 : 연장부
400 : 엔드플레이트100: Body cell 200: Gas tube
300: Wave pin 310: Extension
400: end plate

Claims (6)

길이방향 양측이 개방된 덕트 형상으로 형성되어 내부에 냉각수가 유출입되는 바디셀;
상기 바디셀의 내측면과 이격되도록 상기 바디셀 내에 장착되는 다수 개의 가스튜브;
상기 바디셀의 길이방향 끝단을 덮도록 결합되며, 상기 가스튜브의 끝단이 끼워맞춤 방식으로 삽입되는 개구부가 중심부에 형성되는 엔드플레이트; 및
상기 가스튜브의 내부에 삽입되어 상기 가스튜브의 내측면과 접촉되며, 길이방향 일단이 상기 가스튜브의 입구를 향하도록 장착되는 웨이브핀;
을 포함하되,
상기 다수 개의 웨이브핀 중 하나 이상의 웨이브핀은, 길이방향 일단이 상기 엔드플레이트가 장착된 지점으로부터 상기 가스튜브의 출구를 향해 이격된 지점에 위치되고,
상기 웨이브핀은 길이방향 일단으로부터 상기 가스튜브의 입구를 향해 연장되되 상기 가스튜브의 내측면과는 이격되는 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러.A body cell formed in a duct shape opened on both sides in a longitudinal direction and having cooling water flowed in and out of the duct body;
A plurality of gas tubes mounted in the body cell to be spaced apart from an inner surface of the body cell;
An end plate coupled to cover a lengthwise end of the body cell and having an opening formed at a central portion of the gas tube to be inserted in a fitting manner; And
A wave pin inserted into the inside of the gas tube to be in contact with an inner surface of the gas tube and mounted with one end in the longitudinal direction facing the inlet of the gas tube;
≪ / RTI >
Wherein at least one wave pin of the plurality of wave pins is located at a position where one end in the longitudinal direction is spaced from an end of the end plate toward the outlet of the gas tube,
Wherein the wave pin further comprises an extension extending from one longitudinal end of the wave fin toward the inlet of the gas tube and spaced apart from an inner surface of the gas tube. 청구항 1에 있어서,
상기 웨이브핀의 길이방향 일단과 상기 엔드플레이트 간의 이격거리는, 상기 가스튜브 내부유로 높이의 2배 이하인 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러.The method according to claim 1,
Wherein a separation distance between one end in the longitudinal direction of the wave pin and the end plate is less than or equal to twice the height of the inside of the gas tube. 청구항 1에 있어서,
상기 다수 개의 가스튜브는 두께보다 폭이 큰 사각관 형상으로 형성되어 두께방향으로 적층되고,
가장 상측과 하측에 위치하는 웨이브핀은, 길이방향 일단이 상기 엔드플레이트가 장착된 지점으로부터 상기 가스튜브의 출구를 향해 이격된 지점에 위치되는 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of gas tubes are formed in the shape of a rectangular tube having a width larger than the thickness and stacked in the thickness direction,
Wherein the wave pins located at the upper side and the lower side are located at a position where one end in the longitudinal direction is spaced from the position where the end plate is mounted toward the outlet of the gas tube. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
모든 웨이브핀은 길이방향 일단이 상기 엔드플레이트가 장착된 지점으로부터 상기 가스튜브의 출구를 향해 이격된 지점에 위치되는 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러.The method according to claim 1,
Wherein all the wave pins are located at a position where one end in the longitudinal direction is spaced apart from the end plate mounting position toward the outlet of the gas tube. 청구항 1에 있어서,
상기 연장부는, 상기 웨이브핀의 길이방향 일측 상부와 하부를 커팅하는 과정을 통해 제작되는 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러.The method according to claim 1,
Wherein the extension part is manufactured through a process of cutting the upper and lower sides of one side in the longitudinal direction of the wave pin.
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